第十二章 细胞增殖及其调控
- 格式:pdf
- 大小:220.05 KB
- 文档页数:12
细胞增殖及其调控细胞依赖增殖维持其存在,繁衍后代。
细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一。
细胞增殖包含3个组成部分,即生长、DNA复制和细胞分裂,这些均体现在细胞周期进程中,因此细胞增殖是通过细胞周期实现的。
细胞增殖受到严密的调控机制所监控。
任何细胞,不管是简单的单细胞,还是高等生物体内的细胞,其增殖过程都必须遵循一定的规律。
细胞周期与细胞分裂(细胞周期、有丝分裂、减数分裂)细胞周期的调控(Cdk激酶和周期蛋白在细胞周期进程中的调控作用及其活性调节、细胞周期运转的调控、其他内在、外在因素在周期调控中的作用)细胞周期与细胞分裂细胞周期㈠细胞周期(cell cycle)概述细胞依靠增殖维持其存在,繁衍后代。
为了阐明细胞是如何繁殖的,应该考虑三个主要问题:①细胞如何复制它的内含物;②它们如何分配复制好的内含物并分裂为二;③它们如何协调好上述两个过程必需的所有机器,以保证诸如只有在复制完成后才进行细胞分裂。
细胞增殖受到严密的调控机制所监控。
任何细胞不管是简单的单细胞,还是高等生物体内的细胞,其增殖过程都必须遵循一定的规律。
细胞增殖过程中,任何一个关键步骤的错误,都有可能导致严重后果,甚至细胞死亡。
在高等生物中细胞增殖调控更为复杂。
它不仅要遵循细胞自身的增殖调控规律,同时还要遵守生物体整体调控机制的调节。
不然,不受约束而生成的细胞将被机体免疫系统所清除,或癌变,威胁整个生命。
由此可见,细胞增殖调控是整个生命活动的最基本保证。
细胞周期(cell cycle)是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的过程。
细胞周期有时也称为细胞生活周期(cell life cycle)或细胞繁殖周期(cell reproductive cycle)。
人们最初从细胞形态变化考虑,将细胞周期简单地划分为两个相互延续的时期,即细胞有丝分裂期(mitosis)和位于两次分裂期之间的分裂间期(inter phase)。
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞周期概述(一)细胞周期细胞周期是指细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所经历的一个有序过程。
其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。
细胞周期时相组成:间期(inter phase):G1期、S期、G2期;有丝分裂期(mitosis phase):M期;胞质分裂期(cytokinesis)。
细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期性运转,在问期细胞体积增大(生长),在M期细胞先是核分裂,接着胞质分裂,完成一个细胞周期。
细胞周期时间:不同细胞的细胞周期时间差异很大,S+G2+M的时间变化较小,细胞周期时间长短主要差别在G1期。
根据增殖状况,细胞分类三类:连续分裂细胞(cycling cell)、休眠细胞(G0细胞)和终末分化细胞。
(1)连续分裂细胞这类细胞始终保持旺盛的增殖活性,不停地通过G1期及细胞周期各时期,完成细胞分裂,称为增殖细胞。
这类细胞代谢水平高,对环境信号敏感,分化程度都比较低,如:胚胎早期的细胞、造血干细胞、上皮基底细胞,它们对机体的建立和组织的更新起了十分重要的作用。
(2)休眠细胞这类细胞可长期停留在G1早期而不越过R点,处于增殖静止状态。
它们合成具有特殊功能的RNA和蛋白质,使细胞的结构和功能发生分化,但这类细胞并未丧失增殖能力,在一定条件下可以恢复其增殖状态,但需要经过较长的恢复时间。
通常把这类细胞称为G期细胞。
如:肝、肾的实质细胞、血液中的淋巴细胞都属于这类细胞。
它们通常处于G状态,当组织受到损伤或激素的刺激时可重新进入细胞增殖周期。
细胞遗传学中常用PHA(植物凝集素)来刺激处于G状态的淋巴细胞进入细胞周期,从而获得大量分裂期细胞来制备染色体。
(3)终末分化细胞这类细胞的结构和功能发生高度分化,已经丧失增殖能力,期,直到衰老死亡。
如:人的红细胞、神经元细胞和骨骼肌细胞等。
终生处于G(二)细胞周期中各个不同时期及其主要事件(1)G期(DNA合成前期)。
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞增殖的意义细胞增殖cell proliferation,是细胞生命活动中的一个重要部分,对于多细胞生物体的生长发育以及生物种群的延续都具有十分重要的意义。
例如一个成年人约由1014个细胞构成,而如此多的细胞均来源于同一个受精卵,是通过大量的、连续不断地细胞分裂增殖以及细胞分化才形成人体的。
此外,每个人体平均每秒钟还要增补产生几十万个新细胞,来补偿体内各种衰亡细胞的损失,维持机体细胞数量的相对平衡。
二、细胞周期 cell cycle(一)细胞周期的概念细胞增殖包括:细胞生长、DNA复制和细胞分裂三个主要事件,构成细胞周期。
可分为四个期:G1期、S期、G2期和M期。
其中的S期是DNA合成期,M期是分裂期,而G1和G2期分别是合成前期和合成后期。
因为分裂期染色体出现了明显形态特征,∴通常从一次分裂中期到下一次分裂中期的历程称为一个周期。
M期中又可分为前期、中期、后期和末期四个阶段。
从细胞增殖行为来看,细胞在晚G1期开始分歧为三类:①周期性细胞,即持续在周期中运转的细胞;②G O期细胞(休眠细胞),即暂时脱离周期不增殖,但在适当刺激下仍可恢复进入周期的细胞;③终端分化细胞(特化细胞),即不可逆地脱离周期,丧失分裂能力,但仍然保持正常生理机能的细胞。
(二)细胞周期的速率细胞周期时间(TC)是随细胞类型不同而异的,周期内四个期的时间亦各不相同。
一般规律是:①S期长,M期短;②G1期时间(TG1)易变,但TG2、TS和TM都变动不大;③ TG1长短是细胞周期速率变化的基础。
(三)细胞周期各时相的时间测定●仅M期可依据染色体形态变化来判断,而其它的三个期皆无形态判断依据。
●3H—TdR脉冲标记和放射自显影观测▲标记物仅在S期能渗入细胞▲最先在M期显现标记的是被标记时的S期最晚期细胞▲细胞周期中各期时间的推算:TG2 = 换液洗脱→被标记M细胞出现TM = 被标记M细胞出现→占M细胞总数最大值TS= 被标记M细胞达总数的50%→降回50%TC= 被标记M细胞始出现→再次又开始出现TG1 = TC-TG2-TM-TS●流式细胞仪测定法能快速测定和分析流体中的细胞或颗粒物的各种参数,如DNA、RNA和蛋白质等含量变化,目前被广为应用于细胞周期研究。
第十二章细胞增殖及其调控第十二章细胞增殖及其调控细胞增殖:是细胞通过细胞周期,完成细胞分裂使细胞数量不断增加的生命现象。
第一节细胞周期概述一、细胞周期1.概念:从一次细胞分裂结束开始,经过物质积累过程,直到下一次细胞分裂结束为止,称为一个~~~。
2.细胞周期时间长短主要差别在G1期,S、G2、M期的总时间相对恒定。
M期最为恒定,持续半个小时左右。
3.周期中细胞:有些细胞可能会持续分裂,即细胞周期持续运转。
这些细胞称为~~~~。
4.静止期细胞或G0期细胞:有些细胞会暂时离开细胞周期,停止细胞分裂,去执行一定的生物学功能,这些细胞称为~~~。
周期中细胞转化为G0期细胞多发生在G1期。
5.终未分化细胞:在机体内有一些细胞,由于分化程度高,一旦生成后,终生不再分裂。
这些细胞称为~~~。
二、细胞周期中各个不同时相及主要事件1.G1期第一阶段。
新生产的子代细胞立即进入一个细胞生长时期,开始合成细胞生长所需要的各种蛋白质、糖类、脂质、但不合成蛋白质。
在G1期的晚期有一个特定时期。
如果细胞继续走向分裂,则可以通过这个特定时期。
成为起始点,限制点(R)或检验点。
影响G1向S转换的因素:外在因素:营养供给、相关的激素刺激。
内在:与细胞分裂基因调控过程相关的因素。
2.S期DNA、新的组蛋白合成期。
真核细胞新合成的DNA立即与组蛋白结合,共同组成核小体串珠结构。
3.G2期gG2期检验点主要检查DNA是否完成复制,DNA损伤是否得以修复,细胞是否已生长到合适大小,环境因素是否有利于细胞分裂等。
4.M期细胞分裂。
三、细胞周期长短测定(看书)(一)脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法适用于细胞种类构成相对简单,细胞周期时间相对较短,周期运转均匀的细胞群体。
(二)流式细胞仪器测定法四、细胞周期同步法在自然过程中发生或经人为处理后,使一个特定的细胞群中所有的细胞都处于同一个细胞周期。
1.自然同步化:自然界存在的细胞周期同步过程2.人为同步化①人工选择同步化:人为地将处于不同时期的细胞分离开来,获得不同时相的细胞群体。
第十二章细胞增殖及其调控一、填空题1.在细胞有丝分裂中, 微管的作用是;微丝的作用是。
2.中心粒是由_________构成的,每个中心体各含有一对互相__________的中心粒,在细胞周期的______________期进行复制。
3.动物细胞的有丝分裂器有、、和四种类型的微管;植物细胞中没有。
4.细胞分裂的方式有、和。
5.细胞周期可分为四个时期即、、和。
6.最重要的人工细胞周期同步化的方法有阻断法和阻断法。
7.2001年诺贝尔医学和生理学奖授予了三位科学家,他们在方面作出了杰出贡献。
8.按照细胞增殖能力不同,可将细胞分为三类即、和。
9.在细胞周期调控中,调控细胞越过G1/S期限制点的CDK与周期蛋白的复合物称为。
10.以培养细胞为材料,通过有丝分裂选择法可以获得M期的细胞,这是因为培养的细胞在M期时。
11.用DNA合成阻断法获得同化细胞时,常用的阻断剂是和。
12.MPF由两个亚单位组成,即和。
当两者结合后表现出蛋白激酶活性,其中为催化亚单位,为调节亚单位。
13.肝细胞和肌细胞属于不同细胞周期类型,肝细胞在受到损伤情况下能进行分裂,而肌细胞却不行,由此可判断肝细胞属于,而肌细胞属于。
14.细胞周期中重要的检验点包括、、和。
15.在减数分裂的前期发生同源染色体的和等位基因的;在有丝分裂后期中,是发生分离,而在减数分裂后期I中则是发生分离。
16.细胞减数分裂中,根据细胞形态的变化可以将前期Ⅰ分为、、、、。
17.细胞完成和全过程称为细胞增殖周期,简称细胞周期。
18.根据增殖状况,可将细胞分为3类,分别为、、。
19.可以选用等DNA合成抑制剂可逆的抑制DNA合成,通过药物诱导实现细胞周期的同步化。
20.用甲氨蝶呤将培养细胞同步化后再用秋水仙素胺短暂处理,可以获得大量的分裂相,显带后将呈现出更多更细的带纹。
21.和动物细胞的细胞周期相比较,植物细胞的细胞周期两个突出的特点是和。
22.所有染色体排列到上,标志着细胞分裂已进入中期。
23.中期染色体沿纵轴存在和等特殊的结构。
24.中心体在期末开始复制。
到达期,细胞已经含有了一对中心体,但两者不分开。
到达期,一对中心体开始分离,移向两极。
25.细胞分裂时形成的纺锤体有两种类型的微管分别为、。
26.关于染色体排列到赤道板上,目前流行的两种学说是、。
27.联会复合物在期形成,在期解体,重组结在期最明显。
28.减数分裂的特点是,细胞仅进行一次复制,随后又进行了两次。
29.在细胞减数分裂过程中,核仁是一种高度动态的结构,对于多数动物的卵母细胞而言,当处于减数分裂前期Ⅰ的期时,核仁明显变大变多,一旦进入减数分裂前期Ⅰ的期,核仁便很快消失。
30.卵母细胞在减数分裂的前期Ⅰ中的,染色体去凝集形成巨大的灯刷染色体。
31.减数分裂的前期Ⅰ中偶线期合成的DNA称为。
32.CyclinB的合成在G1晚期开始合成,在细胞中逐渐积累,到末时达到最大值。
33.人CDKl分子中第161位苏氨酸的磷酸化是的作用。
34.对于芽殖酵母温度敏感突变体来说,在条件下,可以正常分裂繁殖,而在条件下,则不能正常分裂繁殖。
35.在泛素化途径降解蛋白质过程中,涉及到、、 3种酶。
36.APC即,其主要作用是,是它的有效正调控因子。
37.合成特异性蛋白质实质在于组织特异性基因在和上的差异性表达。
二、选择题1.若在显微镜下观察到的某细胞具有核仁, 并且核物质与细胞质的界限清晰, 则可判定此细胞处于细胞的( )。
A、间期B、前期C、中期D、后期2.在细胞分裂中期与纺锤体的动粒微管相连,保证染色体平均分配到两个子细胞中的结构是()。
A、复制源B、着丝粒C、端粒D、动粒3.关于细胞周期限制点的表述,错误的是()。
A、限制点对正常细胞周期运转并不是必需的B、它的作用是细胞遇到环境压力或DNA受到损伤时使细胞周期停止的"刹车"作用,对细胞进入下一期之前进行“检查”。
C、细胞周期有四个限制点:G1/S、S/G2、G2/M和M/ G1限制点D、最重要的是G1/S限制点4.MPF 的分子组成是()。
A、CDK2和cyclinBB、CDK1和cyclinBC、 CDK4和cyclinDD、CDK2和cyclinD5.细胞周期正确的顺序是()。
A、G1-M-G2-SB、G1-G2-S-MC、G1-M-G2-SD、G1-S-G2-M6.在减数分裂过程中,同源染色体进行交叉和互换的这个时期称为()。
A、偶线期B、粗线期C、双线期D、终变期7.CDK是否具有酶活性依赖于()。
A、与周期蛋白的结合B、CDK本身的磷酸化C、A、B都必须D、A、B还不够8.有丝分裂中期最重要的特征标志是()。
A、染色体排列在赤道板上B、纺锤体形成C、核膜破裂D、姐妹染色单体移向两极9.MPF的主要作用是调控细胞周期中()。
A、G1期向S期转换B、G2期向M期转换C、中期向后期转换D、S期向G2期转换10.核仁的消失发生在细胞周期的()。
A、G1期B、S期C、M期D、G2期11.在第一次减数分裂中()。
A、同源染色体不分离B、着丝粒不分离C、染色单体分离D、不出现交叉12.在裂殖酵母中的cdc2基因在芽殖酵母中的同源物是()。
A、cdc2B、cdc25C、cdc28D、cdc2013.休眠期细胞是暂时脱离细胞周期,不进行增殖,但在适当刺激下可以重新进入细胞周期的细胞,下列属于休眠期细胞的是()。
A、肝细胞B、神经细胞C、小肠上皮组织基底层细胞D、肌细胞14.在细胞周期的G2期,细胞核的DNA含量为G1期的()。
A、1/2倍B、1倍C、2倍D、不变15.中心粒的复制发生在()。
A、G1期B、S期C、G2期D、M期16.G0期细胞一般是从()即脱离了细胞周期。
A、G1期B、S期C、G2期D、M期17.有丝分裂器形成于()。
A、前期B、前中期C、中期D、后期18.MPF不能促进()。
A、卵母细胞成为卵细胞B、卵巢发育C、G2期向M期转化D、蛋白质磷酸化19.在有丝分裂过程中,使用()可以抑制纺锤体的形成。
A、秋水仙素B、紫杉酚C、羟基脲D、细胞松弛素B20.细胞的分裂间期是指:A.G,期、C2期、M期 B.G,期、G2期C.G:期、Gz期、S期 D.G,期、S期、M期21.关于细胞周期同步化的叙述错误的是:A. 分为人工选择和人工诱导同步化B.密度梯度离心法方法简便,效率高,但是对大多数种类的细胞并不适用C. DNA合成阻断法需要采用两次DNA合成抑制剂,细胞最终抑制在G:/S期交界处D.应用秋水仙素、秋水酰胺等可以抑制动粒和着丝粒的结合,从而有效地将细胞抑制在分裂中期22.细胞周期的长短主要差别在:A.GI期 B.G:期巴M期 D.S期23.MPF(CDKl)调控细胞周期中;A.G,期向M期转换 B.G2期向M期转换C.G:期向S期转换 D.S期向G2期转换24.周期蛋白依赖性蛋白激酶中,充当调节亚基的是:A.周期蛋白 B.CDK蛋白 C.MPF蛋白 D.都不是25.周期蛋白依赖性蛋白激酶中,充当催化亚基的是:A。
周期蛋白 B.CDK蛋白 C MPF蛋白 n都不是26.MPF的功能有;A.催化组蛋白H1的磷酸化B.催化核限层蛋白磷酸化C.作用于微管蛋白,控制着细胞周期中微管的动力学变化D.以上都正确27.在细胞由G2进入M期过程中,MPF中的CDK的Thrl4和Tyrl5的去磷酸化需要下列哪种硝酸酶的催化:A.Weel B.CAK C.Cdc25 D.Cdc2028.裂殖酵母中的Cdc2基因在芽殖酵母中的同源物是:A.Cdc2 B.Cdc25 C.Cdc28 D.Cdc2029.用胸腺唯啶脱氧核苷酸(TdR)处理增殖中的细胞可使其阻滞在哪个时期:A.Gl B.S C.Gz D.M30.减数分裂中,Z-DNA和P-DNA是在:A.S期合成的 B. G2期合成的C.细线期合成的 D.分别在偶线期和粗线期合成31.在自然条件下,有遗传效应的染色体交换发生在:A.姊妹染色体之间 B.同源染色体之间C.同源染色体的非姊妹染色体之间 D.非同源染色体的姊妹染色体之间32.联会复合物完全形成时,同源染色体配对完成,这时的染色体称:A.四联体B.二价体 C.二分体 D.一价体33.与PCNA结合,直接抑制DNA复制的CDK激酶抑制物是:A.p27 B.p16 C.p18 D.p2134.在芽殖酵母中,细胞通过起始点后:A.DNA开始复制 B.RNA开始转录C.蛋白质开始合成 D.都不对35.下列关于CDK和周期蛋白说法错误的是:A.CDK的激活必须以结合周期蛋白为前提B.只要周期蛋白结合CDK,后者就可以表现出蛋白激酶活性C.周期蛋白结合的CDK的部位氨基酸顺序比较保守,同样,CDK结合周期蛋白的部位氨基酸顺序也比较保守D.不同的周期蛋白在细胞周期中表达的时期不同,并与不同的CDK结合,调节不同的CDK激酶活性36.细胞合成新的组蛋白是在细胞周期的哪个阶段:A.G) B.S C.G2 D.M37.周期蛋白D主要结合下列哪种CDK,并调节它的活性;A.CDK2 B.CDK4 C.CDK6 D.CDK4和CDK638.周期蛋白E主要结合下列哪种CDK,并调节它的活性:A.CDK2 B.CDK4 C.CDK6 D.CDK4和CDK639.下列关于细胞在一个周期DNA只能复制一次的机制说法错误的是:A.Pre—RC在一个周期只能结合DNA复制起点一次B.Pre—RC与DNA复制起点的结合由细胞周期中的CDK活性高低所控制C.Pre—RC主要包括ORC、Cdc6(或Cdcl8)和MCM蛋白D.S期和M期的CDK的活性促进了Pre—RC的组装三、判断题1.S期是细胞周期中唯一合成DNA的时期,因此S期也是决定细胞繁殖速度的重要时期。
2.在细胞周期中,在G1/S和G2/M处都存在限制点。
3.动粒又称着丝点,是供纺锤体的动粒微管附着的结构。
4.不同生物细胞的细胞周期有差异,而细胞周期的长短主要是由于G0期的长短不同所致。
5.动植物细胞在进行有丝分裂时,它们的纺锤体内都有两个中心粒。
6.在减数分裂中,染色体数目的减半发生在后期Ⅱ。
7.人丝分裂是体细胞增殖的方式,而生殖细胞只进行减数分裂。
8.有丝分裂中期染色体次缢痕部位的染色质在间期形成核仁结构。
9.G0期细胞仍然保留细胞分裂的潜能。
10.在细胞分裂中,除了纺锤体微管与染色体相互作用外,极性微管和星体微管都没有明确作用。
11.细胞分裂时内质网要经历解体与重建的过程。
12.DNA合成阻断法最终使细胞同步ff:s/G2期交界处。
13.在细菌细胞周期中,完成一次DNA复制需要40min,而细菌细胞周期总时间却只有35rain,协调细胞快速分裂和基本的DNA复制的矛盾机制是复制起点不是在一个DNA上,而是在两个正在形成中的DNA分子上同时开始。